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Vorrichtung zur digitalen Erfassung eines Meßwertes Die vorliegende
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur digitalen Erfassung eines Meßwertes, der
durch eine Mehrzahl' von Teilmeßwerten gewonnen wird, von denen einer angibt, wie
oft eine bestimmte größte Maßeinheit im zu messenden Wert enthalten ist, ein zweiter
angibt, wie oft eine nächstkleinere Einheit im Rest enthalten ist, ein dritter angibt,
wie oft eine noch kleinere Einheit im nunmehr verbleibenden Rest enthalten ist,
usf, beziehungsweise bis der gewünschte Genauigkeitsbereich erreicht ist, wobei
für jeden Teilmeßwert ein gesonderter Speicher vorgesehen ist.
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Das digitale Messen ist schon seit längerem bekannt und leitet sich
aus dem einfachen Zählen ab. Es kann überall dort erfolgen, wo eine Quantisierung
der Meßgröße, also eine Unterteilung in kleinste Einheiten möglich ist. Das Auszählen
dieser Einheiten ergibt dann den jeweiligen Betrag der Meßgräße.
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Von den elektrischen Größen liegt die Frequenz als Zahl der Schwingungen
in der Zeiteinheit oder die Zahl der Perioden innerhalb eines Zeitintervalls bereits
in der erforderlichen quantisierten Form vor. Es wurde deshalb danach getrachtet,
alle meßbaren Größen derart umzuwandeln, daß mit dieser quantisierten Größe gemessen
werden kann. Eine zu messende Spannung kann mit einer Sägezahnspannung verglichen
werden, bei der die Anstiegsflanke stets dieselbe Steilheit aufweist. Mit geeigneter
Wahl der Quanten kann die Anstiegszeit der Sägezahnspannung zwischen dem Bezugspotential
und der Meßgröße direkt ausgezählt werden.
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An Stelle des Sägezahnes können auch eine oder mehrere synchron zueinander
laufende Treppenspannungen verwendet werden.
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Wichtig ist, daß die Stufenzahl der einzelnen Treppenspannungen in
einem Verhältnis zueinander stehen, das im gewählten Zahlensystem zwischen den einzelnen
Stellen des Resultates besteht, beispielsweise für das Dezimalsystem 1 : 10. Jedem
Treppengenerator ist ein getrennter Zähler zugeordnet, der über eine Torschaltung
angeschlossen ist. Diese Torschaltungen werden vorn Treppengenerator der nächsthöheren
Dekade geöffnet. Gesperrt werden sie, sobald die Treppenspannung die Meßgröße erreicht
hat.
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Der Treppen-Vergleichsmethode ähnlich ist das Nullkompensationsverfahren.
Bei diesem Verfahren wird die Eingangsgröße zeit einer entgegengesetzt gepolten,
genau bekannten Kompensationsgröße verglichen. Solange zwischen den beiden Größen
eine Differenz vorhanden ist, wird die quantisierte Kompensationsgröße stufenweise
zugeschaltet, Die dekadische Anzeige der Meßgröße hat eine dekadische Abstufung
der Meßbereiche zur Folge. Beim kleinsten Meßbereich ist die letzte Dekade durch
das kleinste meßbare Quantum bestimmt. Wenn die Anzeige der letzten Stelle noch
sinnvoll sein soll, sollte die Unsicherheit der Analog Digital-Umsetzung sowie der
Meßstreuung nicht größer als ± 1 Einheit der letzten Dekade sein, denn hierzu kommt
noch die durch den Zähler prinzipiell bedingte Unsicherheit von ± 1 Einheit. Bei
Messungen, die gemäß der Treppen-Vergleichsmethode oder gemäß dem Nullkompensationsverfahren
durchgeführt werden, kommen diese beiden Unsicherheiten bei der letzten Stelle jedes
Teilresultates vor. Aus diesem Grunde wird nach bekannter Art jeder Messung mehrstellig
ausgewertet, für das Endresultat hingegen werden nur die als sicher angenommenen
Stellen angezeigt, Damit soll erreicht werden, daß die Unsicherheiten von etwa 2
Einheiten der letzten Stelle erwartungsgemäß nicht zur Anzeige gelangen. Beispielsweise
wird im Dezimalsystem jede Messung zweistellig ausgewertet und nur die Zehnerziffer
angezeigt. Diese Zehnerziffer ist auch naturgemäß genauer als die Einerziffer. Trotzdem
darf diese letztere nicht vernachlässigt werden, denn ein Teilresultat könnte 49
ergeben, dessen genauer Wert, bei einer Unsicherheit von nur einer Einheit, die
Ziffer SO ergäbe. Ein kleiner Fehler kann sich also bis in die Zehnerstelle, bei
höherer Stellenzahl sogar noch weiter auswirken.
Der Zweck der vorliegenden
Erfindung ist, bei einer eingangs erwähnten Vorrichtung diese Fehler zu beheben,
indem die Stellenzahl der Teilresultate derart festgelegt wird, daß nur die letzte
Stelle mit Unsicherheiten behaftet ist. Diese Unsicherheiten dürfen jedoch nur weniger
als die Hälfte der Anzahl möglicher Ziffernwerte dieser letzten Stelle ausmachen.
Der Zahlenwert dieser letzten Stelle wird ein zweites Mal an erster Stelle eines
anderen Teilresultates bestimmt, worauf die letzte Ziffer des einen Teilresultates
auf den Wert der im Betrag der Meßgröße der gleiche Stellenwert zukommenden ersten
Stelle des anderen Teilresultates korrigiert, wobei die kleinere der beiden möglichen
Korrekturen gewählt wird. Beim Übergang über den Ziffernwert Null wird ein entsprechender
Übertrag auf die nächsthöhere bzw. nächsthöheren Stellen im Betrag der Meßgröße
vorgenommen.
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Bei Anwendung der Treppenvergleichsmethode fällt damit die generelle
Bedingung, daß die Unsicherheiten des Analog-Digital-Umsetzers nicht größer als
± 1 Einheit sein dürfen, dahin. Dies erlaubt, den Umsetzer bedeutend einfacher zu
gestalten. Ebenso kann der synchrone Lauf der Treppenspannungen eine gewisse Toleranz
aufweisen. Die höchstzulässigen Unsicherheiten der Meßstreuung des Umsetzers sowie
der digitalen Anzeige zusammen können, bei Anwendung des Dezimalsystems, bis zu
± 4 Einheiten ausmachen.
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Zurückgreifend auf das erwähnte Zahlenbeispiel ergibt das erste Teilresultat
einen Betrag von 49. Eine zweite Teilmessung erfaßt die letzte Stelle ein zweites
Mal als Zehnerstelle, wiederum mittels eines zweistelligen Betrages, der 01 sei.
Die Zehnerstelle dieses zweiten Betrages ist naturgemäß genauer als die Einerstelle
des ersten Betrages. Die Korrektur führt die Ziffer 9 direkt auf die Ziffer 0. Wird
der Übertrag beim Übergang von 9 auf 0 auf die Zehnerstelle des ersten Teilresultates
übertragen, so ergibt sich der genaue Betrag zu 501.
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Um Unsicherheiten in der letzten Teilmessung nach Möglichkeit zu eliminieren,
kann diese Teilmessung mehrfach ausgeführt und das arithmetische Mittel gebildet
werden. Damit werden die Unsicherheiten des Umsetzers sowie der Meßstreuung auf
ein Minimum beschränkt, und es bleibt nur die digitale Unsicherheit von ± 1 Einheit.
Die Bildung des arithmetischen Mittels kann auf einfache Weise dadurch erhalten
werden, daß im Dezimalsystem die Anzahl Messungen einem dezimalen Stellenwert entspricht,
worauf die entsprechenden Stellen der Summe abgetrennt werden. Bei zehnmaliger Messung
muß also die Einerstelle der Summe abgetrennt und nur die übrigen Stellen ausgewertet
werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der
Speicher für die kleinsten Einheiten mindestens einstellig ist, während die anderen
Speicher mindestens zweistellig sind, daß jeweils der Stellenwert der höchstwertigen
Stelle eines Speichers gleich dem Stellenwert der niedrigstwertigen Stelle des die
-nächstgrößeren Einheiten aufnehmenden Speichers ist, d'aß als endgültiger Meßwert
der jeweils in zwei Speichern vorhandenen Stelle der in der höchstwertigen Stelle
des Speichers für die kleineren Einheiten vorhandene Wert festgehalten wird und
daß jeder Speicher mit dem nächstgrößere Einheiten aufzunehmenden Speicher über
eine übertragungseinrichtung in Verbindung steht, welche bei Ungleichheit der an
der höchstwertigen Stelle des Speichers für die kleineren Einheiten und der niedrigstwertigen
Stelle des Speichers für die größeren Einheiten gespeicherten Zahlen im Falle eines
erforderlich werdenden Stellenübertrags von der niedrigstwertigen Stelle des Speichers
für die größeren Einheiten auf die nächsthöheren Stellen des gleichen Speichers
die entsprechende Änderung des Inhaltes der letztgenannten Speicherstelle vornimmt.
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Es sind verschiedene Ausführungsformen der obengenannten erfindungsgemäßen
Vorrichtung denkbar. Bei einer solchen ist je zwischen den einzelnen Wertstellen
jedes Speichers ein an sich bekannter Wertstellenübertrager vorgesehen. Ferner ist
je zwischen der höchstwertigen Wertstelle des Speichers für die kleineren Einheiten
und der niedrigstwertigen Wertstelle des Speichers für die größeren Einheiten eine
an sich bekannte Übertragungseinrichtung vorgesehen, welch letztere Wertstelle auf
den gleichen Wert wie die erstere Wertstelle einstellt, und zwar in jener Richtung,
die bei zyklischer Anordnung der einzelnen Zahlen jeder Wertstelle am wenigsten
Zahlenschritte erfordert. Im weiteren sind die Wertstellenübertrager ausschaltbar.
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Bei einer Ausführungsform, bei der mechanische Zähler verwendet werden,
werden jeweils eine der zweifach ermittelten Stellen auf ein unbeschriftetes Ziffernrad
eingezählt, das bei der Ablesung des Betrages der Meßgröße verdeckt bleibt. Eine
weitere Lösung besteht darin, daß Sperrscheiben oder Zahnräder der Wertstellenübertrager
als Speicher für die nicht zur Ablesung verwendeten Ziffern vorgesehen sind.
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Ein Ausführungsbeispiel der genannten übertragungsvorrichtung weist
ein Rückstellherz und einen Bezugshebel auf. Unterschiedliche Ziffernwerte zwischen
der Stelle niedrigster Wertigkeit des Speichers für die höhere Einheit und der Stelle
höchster Wertigkeit des Speichers für die niedrigere Einheit haben eine relative
Verdrehung zwischen Rückstellung und Bezugshebel zur Folge und spannen damit ein
elastisches Mittel.
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Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet
elektrische Zähler, wobei die Übertragungseinrichtung aus einer Ringschaltung von
unter sich gleichen Wicklungen, die auf den Kern eines tristabilen polarisierten
Relais liegen, und dazwischengeschalteten Gliedern mit nichtlinearen Kennlinien
besteht. Das polarisierte Relais setzt mittels eines Hilfsrelais der Korrekturrichtung
entsprechende Treiberstufen der Zählröhren in Betrieb.
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Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden
durch ein und denselben Meßwertgeber alle Teilresultate nacheinander ermittelt und
sofort nach der Ermittlung in die Speicher übertragen. Je nach Verwendungszweck
und Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung dienen die Speicher zugleich als Anzeigeorgan,
oder es sind die Speicher mit Anzeigegeräten verbunden, die den Betrag der Meßgröße
anzeigen.
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Für die Gegenstände der echten Unteransprüche 2 bis 11 wird Patentschutz
nur in Verbindung mit dem Patentanspruch 1 begehrt.
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Nachstehend werden an Hand der Zeichnung zwei Vorrichtungen als Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher erläutert. In den Figuren bedeutet F i g. 1 ein Blockschema
des elektrischen Teils einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
F i
g. 2 eine perspektivische Ansieht dieser Vorrichtung nach der Erfindung als dreistelliges
Zählwerk mit fünf Ziffernrollen, Gehäuse aufgeschnitten, F i g. 3 eine Ansicht der
ersten Ziffernrolle als Schnittzeichnung der F i g. 2 in einer Ebene zwischen der
Seitenwand im Vordergrund und der ersten Ziffernrolle, F i g. 4 eine gleiche Schnittfigur
wie F i g. 3, jedoch mit anderer Arbeitsstellung der Schaltklinke, F i g. 5 eine
gleiche Schnittfigur wie F i g. 3, jedoch mit ausgeschwenkter Schalt- und Sperrklinke,
mit eingeschwenktem Zehnerübertrager, F i g. 6 eine perspektivische Ansicht des
Korrekturmittels auf der dritten bzw. fünften Ziffernrolle der Fig.2, F i g. 7 eine
Ansicht der Ziffernrollen der F i g. 2, wobei nur die Korrekturmittel und die Zehnerübertrager
eingezeichnet sind, F i g. 8 ein Blockschema einer erfindungsgemäßen elektronischen
Vorrichtung, F i g. 9 ein Schaltschema der elektronischen Zählstufen mit zweistelliger
Speicherung unter Verwendung von dekadischen Zählröhren, F i g. 10 ein Schaltschema
einer Treiberstufe für die Zählröhren der F i g. 9, F i g. 11 ein Schaltschema des
elektronischen Korrekturmittels, F i g. 12 ein Schaltschema einer Umkehrstufe als
Hilfsmittel für die Korrektur.
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Das in F i g. 1 dargestellte Blockschema enthält Meßwertgeber 1, 2
und 3, welche Impulse an dekadische Zählstufen 4 bis 8 abgeben. Die Wirkungsweise
dieser Schaltungsanordnung ist an sich bekannt und ist beispielsweise in der Zeitschrift
»Elektronik«, 1960, Heft 10, S. 291 bis 297, ausführlich beschrieben.
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Die Meßwertgeber 1, 2 und 3 messen die Meßgröße mit Hilfe des Nullkompensations-
oder des Treppenvergleichsverfahrens. Die Abstufung unter den Teilresultaten ist
derart vorgesehen, daß die Meßwertgeber je eine Stelle des Endresultates bestimmen
und die Beträge in zweistelliger Form impulsförmig abgeben. Diese beispielsweise
Ausführung gestattet die Ermittlung eines dreistelligen Meßresultates. Der Meßwertgeber
1 erfaßt die Meßgröße mittels Zehnerschritten, die Meßwertgeber 2 und 3 mittels
Einerschritten. Der Meßwertgeber 3 ist mit einem eingebauten Wiederholungszähler
bekannter Ausführung versehen, der die Messung beispielsweise zehnfach wiederholt.
Dieser Meßwertgeber gibt jedoch nur die erste Stelle des summierten Betrages weiter,
wodurch das arithmetische Mittel des Betrages erhalten wird. Eine andere Ausführungsform
dieses Meßwertgebers könnte beispielsweise die Meßgröße auch in Zehntelschritten
erfassen, jedoch nur die ganzen Einerschritte weitergeben.
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Der Ausgang jedes Meßwertgebers 1... 3 ist je auf eine dekadische
Zählstufe 4 ... 8 geführt. Diese Zählstufen können irgendeine bekannte Form
von Impulszählern. aufweisen, also auch aus Zählröhren gemäß F i g. 9 aufgebaut
sein. Die Zählstufen 4 ... 8 sind derart unter sich verkoppelt, daß die Zählstufen
4 und 5 bzw. 6 und 7 einen zweistelligen Resultatspeicher bilden. Die Zählstufe
4 speichert die Hunderter-, die Zählstufen 5 und 6 die Zehner- und die Zählstufen
7 und 8 die Einerwerte des dreistelligen Meßresultates. Die Arbeitsweise der Zählstufen
ist ebenfalls in der erwähnten Veröffentlichung beschrieben. Die Meßwertgeber 1
... 3 geben Impulse ab, deren Anzahl zur Meßgröße proportional ist. Diese
Impulse gelangen auf die Eingänge a der Zählstufen 5, 7 und B. Diese drei Zählstufen
schalten bei jedem Impuls um eine Einheit weiter. Für jeden zehnten Impuls wird
vom Ausgang e ein Impuls an den Eingang a der Zählstufe 4 bzw. 6 geliefert, womit
diese Zählstufen 4 und 6 mit jedem zehnten Impuls des entsprechenden Meßwertgebers
eine Einheit weäterschalten. Nach beendigter Messung steht das Meßresultat elektronisch
gespeichert in den Zählstufen 4 ... B.
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Durch Schließen des Kontaktes 15 wird an alle Eingänge d der Zählstufen
4 ... 8 ein positives Potential gelegt, das über die Ausgänge c einerseits
an die Klinkenmagnete 9 ... 13 und andererseits über das »Oder«-Tor 16 auf
den Taktgeber 14 geführt wird. Dieser Taktgeber 14 kann beispielsweise ein bistabiler
Multivibrator sein, der bei Anlegen eines positiven Potentials mit einer niedrigen
Frequenz (5 ... 1011z) schaltet. Die Schaltimpulse aus dem Taktgeber 14 gelangen
auf die Schaltmagnete 17 und 18 sowie auf die Eingänge b der Zählstufen 4
... B. Diese letzteren werden mit jedem Impuls um eine Einheit weitergeschaltet.
Ist eine Zählstufe in ihre Stellung Null gelangt, so wird das Potential am Ausgang
c abgebaut. Der Taktgeber 14 arbeitet, bis das Potential aller fünf Eingänge des
«Oder«-Tores 16 spannungslos sind, somit, bis alle Zählstufen 4... 8 in der Stellung
Null stehen.
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Der Potentialunterschied an den Klinkenmagneten 9 ... 13 bewirkt
das Anziehen von deren Anker, die mit dem Abbau des Potentials am Ausgang c der
Zählstufen 4... 8 in ihre Ruhelage zurückfallen. Das Aufzählen der Zählstufen
4 ... 8 vom gemessenen Wert aus bis in deren Stellung Null ergibt einen zum
Betrag komplementären Wert. Um den Betrag richtig in die Wertespeicher zu übertragen,
müssen diese letzteren rückwärts laufende Zahlenreihen aufweisen.
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Die perspektivische Darstellung in der F i g. 2 zeigt eine Übersicht
über die Anordnung einer Einzählvorrichtung, wie sie von der Anordnung der F i g.
1 aus betrieben werden kann. Für jede Zählstufe ist als Wertespeicher eine Ziffernrolle
21... 25 vorgesehen. Dementsprechend zeigt die Ziffernrolle 21 die Hunderter,
die Ziffernrollen 22 und 23 die Zehner- und die Ziffernrollen 24 und 25 die Einerwerte
des Betrages.
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Die Schaltmagnete 17 und 18 ziehen mit jedem Impuls des Taktgebers
14 ihre zugehörigen Schaltmagnetanker an. Der Schaltmagnetanker des Schaltmagnets
17 ist finit 26 bezeichnet, derjenige des Schaltmagnets 18 ist nicht sichtbar. In
diese Schaltmagnetanker ist die Schaltstange 28 eingepreßt, die sich dadurch mit
den Schaltmagnetankern bewegt. Diese Schaltmagnetanker sind auf der Drehachse
29
drehbar gelagert (F i g. 3). Zwecks besserer Übersicht ist in den F i g.
3, 4 und 5 eine Schnittdarstellung durch das Zählwerk der . F i g. 2 dargestellt.
Die Ziffernräder 21...25 sind in bezug auf die Einrichtungen zur Einzählung und
zur Rückstellung gleichartig aufgebaut.
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Auf einer Achse 20 ist das Ziffernrad 21 drehbar gelagert. Ein Schaltrad
40 sowie ein Rückstellherz 45
sind mit dem Ziffernrad 21 fest verbunden.
Auf das
Schaltrad 40 wirkt eine Schaltklinke 30, die auf der Schaltstange
28 gelagert ist. Die Schaltfeder- 32 ist ein elastisches Mittel zur Verbindung der
Schaltklinke 30 mit dem Klinkenmagnetanker 33, der ebenfalls auf der Drehachse 29
drehbar gelagert ist, Zur Verhinderung eines unkontrollierbaren Verdrelhens des
Ziffernrades 21 wirkt eine Sperrklinke 38 ebenfalls auf das Schaltrad 40. Diese
Sperrklinke 38 ist auf einer Achse 39 drehbar gelagert. Die Feder 46, die auf einer
weiteren Achse 42 eingehängt ist, bewirkt den elastischen Eingriff der Sperrklinke
38 in das Schaltrad 40. Das Rückstellherz 45 und der dazugehörige Rückstellhebe143
sind zur Rückstellung des Ziffernrades 21 in seine Nullage vorgesehen. Der Rückstellhebel
43 ist auf die Welle 44 aufgepreßt und kann durch Drehen dieser Welle
44
in die gewünschte Lage gebracht werden. Für die Rückstellung muß die Sperrklinke
38 vom Schaltrad 40 abgehoben werden, was durch den Bolzen 41 bewirkt wird, der
in den Rückstellhebel 43 eingepreßt ist.
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Als Stellenwertübertrager ist eine Einrichtung vorgesehen, die aus
den bekannten übertragermitteln, einem Zahnrad 71, einem Übertragerritzel 72 uni
einer in der F i g. 2 sichtbaren Sperrscheibe 73 besteht.
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Der Einzählvorgang kann au Hand der F i g. 3 bis 5 beschrieben werden.
Die F i g. 3 zeigt den Klinkenmagnetanker 33 in angezogener Stellung und die Schaltstange
28 mit den Schaltmagnetankern 26 und 27 in Ruhestellung. Damit ist die Schaltfeder
32 belastet und bringt- die Schaltklinke 30 zum Eingriff mit dem Schaltrad 40, unter
Überwindung der Kraft der Rückstellfeder 31. Mit dem nächsten Impuls des Taktgebers
14 werden die Schaltmagnetanker 26 und 27 angezogen, und die Schaltstange 28 drückt
die Schaltklinke 30 in die Stellung, wie sie in F i g. 4 dargestellt ist. Die Schaltfeder
32 bezweckt bei angezogenem Klinkenmagnetanker 33 den stetigen Eingriff der Schaltklinke
30 in das Schaltrad 40. Während der Impulslücken des 'Paktgebers 14
werden die Schaltmagnetanker 26 und 27 durch die Rückstellfeder 31 in die Ruhelage
gezogen, und die Schaltklinke 30. rastet in die nächste Zahnlücke des Schaltrades
40 ein.
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Sobald die Zählstufe 4 (F i g. I) ihre Nullstellung erreicht hat,
wird der Klinkenmagnet 9 entregt, und der Klinkenanker 33 dreht sich um die Drehachse
29 in seine Ruhelage (F i g. 5). Die dadurch entlastete Schaltfeder 32 übt keine
Kraft mehr auf die Schaltklinke 30 aus, wodurch diese eine Lage einnimmt, wie sie
F i g. 5 zeigt. Bei weiteren Bewegungen der Schaltstange 28 wird das Ziffernrad
21 nicht mehr gedreht. ' Die Rückstellung der Ziffernräder 21 ... 2. geschieht durch
Drehen der Welle 44, Ein leichtes Anheben des Rückstellhebels 43 bewirkt Mit de,
im eingepreßten Bolzen 41 das Abheben der Sperrklinke 38 vom Schaltrad 40 (F i,
g. 5)-, Bei weiterem. Drehen der Welle 44 kommt, der Rückstellhebel 43 auf das R.ückstellherz
45 zu liegen und kann eine rückstellende Kraft auf dieses Rückstellherz 45 ausüben.
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Zwischen den Ziffernrädern 22 und 23 bzw. 24 und 25, die beide die
Zehnerwerte bzw. die Einerwerte speichern, sind Kupplungen eingebaut. Eine beispielsweise
Ausfühgsform ist in der F i g. 6 dargestellt, Auf dem Zifffemrad 25 bzw. 23 ist
ein Bezugshebel 61 mittels einer Schraube 63 drehbar gelagert. Am freien Ende dieses
Bezugshebels 61 ist eine Rolle 62 drehbar befestigt. Mittels einer Feder 66 wird
auf den Bezugshebel 61 eine Kraft ausgeübt, die die drehbare Rolle 62 gegen
das Zentrum der Achse 20 zieht. In der gleichen Ebene wie die drehbare Rolle
62 liegt ein Nachführherz 64, das mittels einer Hohlwelle 65 auf der Achse 20 drehbar
gelagert und mit dem vorangehenden Ziffernrad 24 bzw. 22 starr verbunden ist. Die
Wirkungsweise einer derartigen Einrichtung ist zur Rückstelluzig der Ziffernräder
bekannt, nur daß in diesem Falle nicht auf eine absolute Zahl (beispielsweise Null)
gedreht wird, sondern daß sich die beiden derart verbundenen Ziffernräder auf die
gleiche Ziffer einstellen.
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Die F i g. 7 zeigt ein Zahlenbeispiel, wonach die zwei Ziffernräder
21 und 22 das Teilresultat des ersten Meßwertgebers 1. mit dem Wert 49 angeben.
Die Ziffernräder 23 und 24 geben das Teilresultat des Meßwertgebers 2 mit dem Wert
98 und' das Ziffernrad 25 das Teilresultat des Meßwertgebers 3 mit dem Wert 1. Durch
den Unterschied in den beiden Ziffernrädern 24 und 25 ist die dazwischenliegende
Kupplung gespannt.
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Das Korrekturverfahren geht nach folgende Weise vor sich: Die übertragerritzel72
werden Mittels der Welle 76 über die Hebel 75 in den Eingriff mit den Zahnrädern
71 geschwenkt, Die Sperrklinken 38 der Ziffernräder 21 und 22 werden durch leichtes
Anheben der Rückstellhebel 43 ausgeklinkt. Die Kupplung zwischen den Ziffernrädern
22 und 23 ist nicht gespannt, da diese beiden Ziffernräder dieselbe Ziffer anzeigen.
Die Sperrklinken 38 der Ziffernräder 23 und 24 werden raun ebenfalls ausgeklinkt,
wobei die Sperrklinken 38 der Ziffernräder 21 und 22 in der ausgeklinkten Lage bleiben,
Die Kraft der Feder 66 dreht über den Bezugshebel 61 das Nachführherz 64 der Kupplung
zwischen den Ziffernrädern 24 und 25, bis die Rolle 62 die Rasterstellung 67 erreicht
hat. Die Ziffernrolle 24 dreht somit von der Ziffer 8 über 9 auf die Ziffer 1. Der
Übertrag beim Übergang von 9 auf 0 wird mittels des Übertragerritzels 72 auf das
Ziffernrad 23 übertragen, das von 9 auf 0 gedreht wird. Die Kupplung den Ziffernrädern
22 und 23 wirkt starr, woduzch das Ziffernrad 22 eben= falls auf 0 dreht. Der übergaug
von 9 auf 0 des Ziffernrades 22 wird ebenfalls mittels des übertragerritzels 72
auf das Ziffernrad 21 übertragen, das dadurch von 4 auf 5 gedreht wird. Das korrigierte
Resultat beträgt nun 501.
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Der beschriebene, schrittweise Korrekturvorgang kann ebensogut als
ein einziger Vorgang ausgeführt werden, indem alle Sperrklinken 38 der Ziffernräder
21. . , 24 ausgeklinkt werden. Einzig das Ziffernrad 25 darf während des Vorganges
nicht freigegeben werden, In der F i g. 7 sind zum besseren Verständnis des Vorganges
alle Ziffernräder gleichartig aufgebaut und mit Ziffern versehen. Es ist selbstverständlich,
daß von zwei Ziffernrädern, die dieselbe Stelle anzeigen, nur das eine mit Ziffern
versehen sein muß. Das andere, beispielsweise das Ziffernrad 22 bzw. 24, kann weggelassen
werden und der Betrag direkt in die Sperrscheibe 73 eingezahlt werden. Es äst denkbar,
da.ß bei einem Meßvorgang äußere Einflüsse Verschiebungen des elektronischen Nullpunktes
in einem der Meßwertgeber zur Folge haben, was zu einer Verfälschung des. entsprechenden
Teilresultates führen - kann. Mit der erffndungsgexnäßen Einrichtung' kann ein beliebiges
Teilresultat ein weitere .111 l;
bestimmt werden und auf die entsprechenden,
vorher gelöschten Wertespeicher eingezählt werden. Sollte diese letzte Messung einen
anderen Betrag aufweisen, so wird eine allfällige Korrektur mit Hilfe der Kupplung
auf die übrigen Stellen des Resultates übertragen.
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Im Rahmen der Erfindung läßt sich eine weitere Vereinfachung der Anordnung
gemäß F i g. 1 denken, indem die eine Gruppe (Meßwertgeber 1 und Zählstufen
4 und 5) für alle Stellen des Betrages., durch Umschalten ihrer Ausgänge
c auf die entsprechenden Wertespeicher, verwendbar ist.
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Die Anordnung des zweiten Ausführungsbeispieles sieht die Korrekturmittel
in elektrischer Form vor. Das Blockschema der F i g. 8 stellt mit den Einheiten
1... 8 dieselbe Anordnung dar wie F i g. 1. Die Meßwertgeber 1...
3 messen die Meßgröße wiederum mit Hilfe des Treppenvergleichs- oder des Nullkompensationsverfahrens.
Der Meßwertgeber 1
zählt die Meßgröße mittels Zehnerschritten aus, die in
den Zählstufen 4 und 5 gespeichert werden. Die Meßwertgeber 2 und 3 zählen
die Meßgröße mittels Einerschritten. Die Impulse des Meßwertgebers 2 worden in den
Zählstufen 6 und 7 gespeichert, währenddem die Impulse des Meßwertgebers
3 in der Zählstufe 8 gespeichert werden. Die Zählstufen 4 und 5 bzw. 6 und 7 sind
mit Stellenwertübertragern versehen. Zwischen den Zählstufen 5 und 6 bzw. 7 und
8 sind Vergleichsschaltungen 81 bzw. 83 vorgesehen, die je mittels eines polarisierten
Relais 82
bzw. 84 auf die Zählstufe 5 bzw. 7 einwirken, wodurch diese Zählstufen
entweder vorwärts oder rückwärts zählen können.
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Ein Wertunterschied zwischen den derart gekoppelten Zählstufen bewirkt
auch das Einschalten des jeweiligen Taktgebers 85 bzw. 86, der Impulse auf den Eingang
a der Zählstufe 5 bzw. 7 gibt, bis der Wertunterschied Null ist. Der
Schalter 90 verbindet die Anzeigeorgane 87, 88 und 89 mit den Zählstufen
4, 6 und B.
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Das vereinfachte Schema der F i g. 9 zeigt eine Schaltungsanordnung
eines Resultatspeichers mit zwei Wertespeichern, beispielsweise die Zählstufen 4
und 5, wobei die Zählröhre V 4 der Zählstufe 4 und die Zählstufe V 5 der Zählstufe
5 entspricht. Die Anordnung ist derart gedacht, daß die Zählstufen 4...8
als Wertespeicher ausgebildet sind, die die aufgezählten Meßwertimpulse speichern
und zugleich als Anzeigemittel dienen. Die der Schaltungsanordnung zugrunde liegenden
Einzelheiten sind in der Zeitschrift »Elektronik«, 1956, Heft Nr. 11, S.301 bis
306, ausführlich beschrieben. Die Zählröhren müssen symmetrische Kathoden aufweisen
und als Doppelimpulsröhren ausgebildet sein, wie beispielsweise die »Dekatron«-Röhre.
Die Bewegungsrichtung der Entladung hängt davon ab, ob die Impulse zuerst H1 und
dann H2 (vorwärts) oder zuerst H2
und dann H1 (rückw'äxts) erreichen.
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In der F i g. 9 wirken zwei Treiberstufen 91 und 92 auf die Zählröhre
V5. Diese Treiberstufen werden mittels eines Relais 95 derart gesteuert,
daß in dessen Ruhestellung die Treiberstufe 91 und in dessen Arbeitsstellung die
Treiberstufe 92 eingeschaltet ist. Die Ausgänge der Treiberstufen 91 und 92 sind
über Kreuz mit den Hilfskathoden der Zählröhren V 5 verbunden, so daß Impulse der
Treiberstufe 91 Vorwärts- und der Treiberstufe 92 Rückwärtsschritte
auslösen. Die Zählkathoden K9 und K0, die die entsprechenden Ziffern 9 und 0 darstellen,
sind ebenfalls über Treiberstufen 93 und 94 mit den Hilfskathoden
der Zählröhre V 4 verbunden. Damit springt der Zehnerwert (Zählröhre V4)
bei Addition um eine Einheit hoch, wenn der Einerwert (Zählröhre V 5) von 9 auf
0 wechselt, dagegen bei angesprochenem Relais 95 um eine Einheit herunter,
wenn der Einerwert von 0 auf 9 wechselt.
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F i g. 10 zeigt eine mögliche Anordnung einer Treiberstufe, wie sie
in den Treiberstufen 91 ... 94 verwendbar ist. Die Meßwertimpulse gelangen
an .den Eingang a, wo sie durch den Kondensator C 101 und den Widerstand R101 differenziert
werden. Die Widerstände R 102 und R 104 legen ein bestimmtes Potential
an die Zündelektrode der Röhre V101, wodurch diese mittels eines differenzierten
Impulses gezündet wird. Der dadurch fließende Stromimpuls im Anodenkreis gelangt
einerseits über das Differenzierglied, bestehend aus dem Kondensator C
102 und dem Widerstand R 108, an die eine Hilfskathode der Zählröhre
V 5 und über das Verzögerungs- und Differenzierglied, bestehend aus den Widerständen
R105, R109 sowie dem Kondensator C 103, auf die andere Hilfskathode. Durch
die Wahl der Reihenfolge der Hilfskathode ist somit die Zählrichtung festgelegt.
Bei geschlossenem Kontakt K95 des Relais 95 wird das Ruhepotential an der Zündelektrod,e
der Röhre V101 so weit abgesenkt, daß ein differenzierter Impuls keine Ionisation
zustande bringen kann.
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Die F i g. 11 zeigt eine Anordnung der Vergleichsschaltung 81 bzw.
83. Die Eingänge T 1... T 0 werden von den Kathoden K1... KO der Zählstufe
5 über Umkehrstufen gespeist und die Eingänge K1 ... KO von den Kathoden der Zählstufe'6.
Für die Potentialbeziehung zwischen den Eingängen gilt die Gleichung: T1...
T0 = KI ... KO.
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Die für jeden Kathodenausgang notwendige Umkehrstufe ist in der F
i g. 12 dargestellt und ist allgemein bekannt.
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Die zehn Relaiswicklungen W110... W119 sind auf einen gemeinsamen
Kern gewickelt und sind die Wicklungen eines polarisierten Relais 82. In Serie zu
jeder Wicklung liegt ein Paar gegengeschalteter Dioden G120 ... G139. Diese
zehn Schaltungen bilden einen geschlossenen Ring, dessen Anschlüsse einerseits über
je eine Diode G110 ... G 119 auf die Eingänge T 1... T 0 und andererseits
über je eine Diode G140 ... G149 und einen Serienwiderstand R 110
... R 119 auf die Eingänge K1 ... KO führen.
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Zur Erläuterung der Arbeitsweise der Vergleichsstufe wird folgendes
Beispiel angenommen: Die Zählstufe 5 steht auf der Ziffer 6 und die Zählstufe 6
auf der Ziffer 3. Dadurch muß die Zählstufe 5 rückwärts zählen, um auf dieselbe
Ziffer stehen zu kommen wie die Zählstufe 6. Die -Potentiale der Eingänge K1
... KO sind mit Ausnahme des Einganges K3 auf Erdpotential wie die Zählkathoden
der Zählstufe 6. Der Eingang K 3 weist hingegen ein Potential von -I-15 V auf. Durch
die Umkehrstufen liegen die Potentialverhältnisse der Eingänge T 1... T
0
umgekehrt, d. .h., nur der Eingang T 6 weist ein Erdpotential auf,
währenddem die übrigen Eingänge T 1. . . T 0 auf -I-15 V liegen. Somit
fließt ein Strom vom Eingang K 3 auf den Eingang T 6 einerseits über die Wicklungen
W112, W113 und W114, andererseits
über die Wicklungen
W111, W119, W118,
W117, W116 und W115. Durch die Serienschaltung einer gekrümmten
Kennlinie, wie sie Dioden haben, mit den Wicklungen; wird erreicht, daß die Amperewindungszahl
der sieben letzteren Wicklungen zusammen kleiner ist als die Amperewindungszahl
der Wicklungen W112 ... W114. Damit wird das polarisierte Relais auf die
der notwendigen Korrekturrichtung entsprechenden Seiten geschaltet, und durch die
Kontakte K95 werden die richtigen Treiberstufen 91 und 93 bzw. 92 und 94 in Betrieb
genommen.
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Derselbe Kontakt des polarisierten Relais 82 bringt. in jeder Arbeitslage
ein Potential an den Taktgeber 85 der Fig.8, womit dieser Impuls an die Eingänge
a der Zählstufe 5 abgibt. Bei Erreichen der Ziffer 3 liegt in der Vergleichsstufe
81 der gesamte Potentialunterschied über dem Widerstand R112, und die Wicklungen.
des polarisierten Relais 82 werden entregt. Damit fällt auch das Betriebspotential
des Taktgebers 85 weg, und der Ausgleichsvorgang zwischen den Zählstufen 5 und 6
ist abgeschlossen. Derselbe Aufbau gilt für die Vergleichsstufe 83 zwischen den
Zählstufen 7 und 8, bei der sich der gleiche Vorgang abspielen kann.